通过制备工艺的选择及各种资源的有效利用可以解决有关生产隔热材料和内衬材料的技术问题。乌兹别克斯坦有多种类型的黏土和非塑性矿物原料,但是缺乏难熔矿物资源,需要在制备高耐火度的隔热材料时引入高铝质废料。在热工设备用隔热和内衬材料中不烧耐火材料的比例逐步提高,这种不烧耐火材料在使用过程中烧结,并在化学固化后具有所需要的性能。在耐火材料配料中引入致密的骨料以及高气孔率骨料的技术方法对于调整制品的体积密度和简化制品的成型和烧成过程十分有效。
乌兹别克斯坦的研究人员对耐火材料基质化学和热固化时产生的相变化进行了深入研究。试验中分别利用致密骨料(КСП-85刚玉砖废料)和多孔骨料(珠光体、陶结块)。结合剂使用了氧化铝、再生高岭土(Al2O3 27%~29%)和正磷酸(75%溶液)配置的混合料。泥料采用捣打法成型后加热到1 000 ℃并长时间保温。分析了骨料类型以及陶瓷结合剂和正磷酸结合剂用量对磷酸盐-陶瓷结合剂结构及组成的影响。
对结合剂的X射线衍射分析结果表明,生成的主要晶相是在高温下稳定的方石英型AlPO4相,以及少量的鳞石英型AlPO4相。在X射线衍射图中显示,这些晶相的数量与引入的正磷酸结合剂数量成反比例。同样也发现有属于偏磷酸铝的反射光和无定形相的光谱。特殊的显微结构包含两种类型的区域——尺寸小于10μm的结构对称的晶粒(用于珠光体-陶结块为骨料的试样)和尺寸为1~2μm的团聚体(用于废刚玉为骨料的试样)。
在化学结合的AlPO4化合物中,Al与P的质量比为0.87。而在用于珠光体-陶结块为骨料的配料内其质量比为0.86,在用于废刚玉为骨料的配料内为0.97。因此极大可能说明存在这一比例的磷酸盐结合剂。两种类型试样结构的微区分析结果表明,存在有被磷酸铝结合剂包裹的骨料颗粒。
整体来看,加热到1 000 ℃后在化学-陶瓷结合剂组成中会发生如下变化:硬化后的磷酸铝结合剂具有亚稳定性;发现存在少量磷酸铝结晶相;骨料和陶瓷结合剂的组成对方石英型磷酸铝的结构产生影响,这是在表面间产生较大移动直到出现方石英型结构的原因。